針對 Multi-Gbps 平台的低功耗創新技術

概述：

Rambus 針對 multi-Gbps 訊號傳輸所研發的低功耗創新技術主要是要開發關鍵的 Rambus 成分技術，以提高目前 multi-Gbps 資料連結之高效能、低功耗的設計目標。Rambus 已使用此技術將電力需求減少到約 2.2mW/Gbps， 同時亦能以 multi-GHz 資料速率進行運作。

Rambus 這項用來減少電力需求及改善系統性能的創新整合了與以下相關的晶片、系統及軟體技術：

• 共振時鐘分配網路 (Resonant clock distribution networks)；
• 發射器與接收器的訊號最佳化 (Signaling optimizations in the transmitter and receiver)；
• 串列連結的適應等化 (Adaptive equalization of serial links)；及
• 供電雜訊排除 (Power supply noise rejection)。

使用 Rambus 的成分技術，包括低功耗訊號傳輸技術，可達到電源及效能的理想設計目標。

背景:

目前的高頻寬、multi-Gbps 的串列連結無法在資料速率效能及電力需求方面取得平衡。由於系統設計師需面對由於溫度或電池壽命要求所受到的硬電源限制，因此取得電源及效能之間的最佳平衡便更為重要。Multi-Gbps 資料速率電力需求的理想目標長久以來一直為 1mW/Gbps (每 1Gbit/s 消耗 1mw)，而目前技術的耗電率約為 10-20mW/ Gbps (每 1Gbit/s 消耗 10-20 mw) 。 Rambus 的創新技術已離理想耗電率目標 1mW/Gbps 不遠，其晶片的串列連結耗電量已達到 2.2mW/Gbps 。Rambus 透過使用共同的 LC-PLL 以做為參考時鐘乘法 (reference-clock multiplication) 、 共振時鐘分配網路 (resonant clock-distribution network)、 低擺幅電壓模式發射器 (ow-swing voltage-mode transmitter)、 低耗電相位旋轉器 (low-power phase rotator) 以做於接收器時鐘、 CDR 軟體及適應等化來達到低功耗的目標。

高階串列連結背板收發器的功率已被業界其他人士展示為 20mW/Gb/s*，而晶片與晶片之間的連結最近也已達到近 10mW/Gb/s 的電力功率。

Rambus 所研發的電路與軟體技術在串列連結的電力功率上獲得重要的進展，同時又能維護在以可接受的位元錯誤率 (bit-error rate 或 BER) 進行操作時所需的抖動幅度或訊號完整性功能。這些重要創新提供了電腦和行動市場所需的低功耗、高資料速率應用程式的建構模組。

Rambus 解決方案：

Rambus 的低功耗訊號技術透過平衡晶片功能的技術改善了系統效能，這些晶片功能如：

• 共振時鐘分配網路；
• 發射器與接收器訊號最佳化；
• 串列連結的適應等化；及
• 供電雜訊排除。

由於 Rambus 的低功耗訊號技術合乎資料效能需求，同時亦能提高系統的溫度 / 電池使用壽命的效能，因此非常適用於以 multi-Gbps 資料速率為平台成功關鍵因素的計算與消費應用程式。這些技術提供系統設計師更多的彈性，以求達到整體系統電力需求的目標。Rambus 於 2007 年國際固態電路會議 (ISSCC) 上展示其已獲得專利或專利正在申請中的低功耗創新技術，如串列連結的適應等化 (Adaptive Equalization) 及在 PLL 及 DLL 中的供電雜訊排除 (Power Supply Noise Rejection ) 技術等等。

利益為何？

在 multi-GHz 速率下，Rambus 的低功耗訊號傳輸技術可將電力需求降低至約 2.2mW/Gbps。與目前已發佈的 6.25 Gbps IO PHY 的方法相比， Rambus 的解決方案與傳統的串列連結相較，其電力需求減少了 3 倍以上。電力需求的降低乃是透過利用能源再生時鐘電路以改善整體時鐘效能，以及利用最佳化的獨特訊號電路以將高能源訊號驅動需求減至最低。

Rambus 的低功耗訊號技術減低了IO功耗，進而降低仰賴高頻寬裝置以實現資料介面目的的模組與子系統的電力需求 。外殼的散熱及冷卻要求、 電池壽命及電力成本管理都可經由巨集裝置的使用而獲得最佳效益，提高了Rambus 低功耗解決方案的功能。Rambus 低功耗、低總擁有成本及永續的高頻寬資料效能提供子系統客互獨特的優勢。

關於 2007 年國際固態電路會議 (ISSCC) 上所展示的技術報告更多資訊，請至以下連結：

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